Utilisation de l énergie en entreprise

Réduction des consommations et récupération d'énergie dans l'industrie Retours d expériences dans plusieurs entreprises françaises Utilisation de l énergie en entreprise Christophe DEBARD Directeur Commercial 1 2 1

Force motrice : convoyage, découpe, mélange, ventilation, pompage Fours et étuves : traitement thermique, séchage et cuisson, Chauffage de bains (traitement de surface,...) Utilités : Eclairage, Chauffage et climatisation des locaux, production d air comprimé, manutention (ponts roulants, chariots élévateurs) production de froid Fours et étuves : traitement thermique, séchage, cuisson,... Chauffage des locaux Chauffage de bains de traitement de surface, de blanchiment en agroalimentaire Utilités : climatisation des locaux, chariots élévateurs 3... 4 2

Répartition des consommations d énergie dans l industrie Les gisements d économies d énergie Électricité moteurs électriques : 70% électrolyse 9% éclairage : 4% Gaz : usage thermique essentiellement près de 70% de la consommation d énergie est dédiée à la chaleur (gaz + élec) 5 6 3

Quels outils pour une meilleure efficacité énergétique? Le diagnostic énergétique 7 8 4

Objectifs d un diagnostic Méthodologie Faire un bilan des consommations énergétiques de l entreprise Déterminer la répartition par poste de ces consommations énergétiques Quatre grandes phases d intervention Investigations préliminaires Campagne de mesures sur site Analyse et recommandations Rapport et restitution des résultats Identifier les pistes d amélioration possibles Evaluer les gains énergétiques et financiers possibles et le temps de retour des investissements à mettre en place Référentiel de bonnes pratiques : document AFNOR BPX 30-120 reconnu par l ADEME 9 10 5

Analyse Répartition des consommations Utilisation d outil de calcul développé par le CETIAT pour le besoin des diagnostics (ex : déperdition des bâtiments) Formulation de préconisations d économies d énergie en fonction des données récupérées Le plan de comptage Action à réaliser N Thème concerné N dossier Energie AZOTE Objectif de réduction en % de consommation du poste Gain visé en Euros Réduction de consommation en kwh/an Résumé de l'action réduction des pertes à arret des ventilateurs et convoyeurs pendant les pauses de fabrication 1 Surgélateurs 1% 2 372 2 420 l'arret et fermeture des sas mise en place d'une horloge calée sur les pauses AZOTE Remplacement azote par 2 Surgélateurs 2% 263 463 6 210 froid mécanique le basculement en froid mécanique permet de rendre les surgélateurs plus étanches et de changer d'énergie. Cela imposera surement un changement de surgélateurs pour choisir un surgélateur avec un transfert plus efficace à -47 C Investissement estimé Retour sur investissement estimé en année 1 500 0,6 450 000 1,7 11% 2% 7% Répartion consommation électrique 4% 1% 4% 1% 9% Décolletage Groupes Froids Aéroréfrigérant sec Filtration huile Lavage pièces Eclairage 3 4 Electricité Electricité Production de Mise en place de HP Froid flottante Mise en place de Production de variation de vitesse du Froid pompe EG 19% 3 110 81 848 Mise en place de VEV pour les ventilateurs des condenseurs 4 800 1,5 50% 2 330 61 320 Mise en place de VEV sur pompes et ouverture de vannes 1 500 0,6 61% Divers Aspiration polluants Air comprimé 5 Gaz Production de chaleur Isolation boucle d'eau chaude 50% 2 548 74 460 Mise en place isolant sur les tuyauteries 1 645 0,6 11 12 6

Le plan de comptage ATTENTION! Objectifs : Obtenir une répartition pérenne de ses consommations énergétiques Suivre des indicateurs corrélés à des facteurs d influence Mettre en place un plan de comptage Faire un état des lieux énergétique et des moyens déjà en place Identifier les facteurs d influence Installer de nouveaux moyens de comptage et de recueil de données Suivi Utiliser le juste facteur temps Etalonner et maintenir les moyens de comptage Trop d indicateurs peuvent être néfastes Une mesure n a de sens que si on sait estimer sa précision Ne pas mésestimer les coûts d exploitation Ne pas faire l impasse sur un diagnostic approfondi du besoin Choix du matériel et de son installation Choix de la gestion et adéquation entre les différents systèmes d informations 13 14 7

Concrètement L air comprimé : des améliorations rentables Quelles économies potentielles? 15 16 8

L air comprimé : son rendement Répartition des dépenses liées à l'air comprimé 80% Investissement Maintenance Energie 9% 11% Pour 6000 h de fonctionnement pendant 5 ans Source ADEME 17 18 9

Des exemples concrets d amd amélioration Entreprise de 250 personnes : Fabrication de plats cuisinés Trois compresseurs VF d une puissance totale de 270 kw Taux de fuite du réseau d air comprimé mesuré à 44 % (comparaison de charge avec mesure hors production). Chasse aux fuites réduisant ce taux à 20 % de la consommation. La ventilation : des gisements sous-estimés Gain direct : environ 90 MWh/an soit 4,5 k Temps de retour brut : immédiat Utilisation variable de la puissance d air comprimé Reprogrammation des compresseurs et mise en place d une VEV Gain direct : environ 250 MWh/an soit 12,5 k Temps de retour brut : 3 à 4 ans 19 20 10

La ventilation : les principales améliorations Limiter les consommations parasites (encrassement, fuites), Recycler l air si possible : choix d un épurateur performant, Récupérer l énergie sur l air extrait : mise en place d un récupérateur, Choisir des composants optimisés (moteurs, ventilateurs, transmission), Capter les polluants à la source, Adapter le régime de ventilation à ses besoins (interrupteurs, VEV), Ventiler par déplacement. Source ADEME 21 22 11

La ventilation : Variation de vitesse La ventilation par déplacement Impact sur la consommation énergétique de différents systèmes de régulation de débit Source ADEME Source ADEME 23 24 12

L éclairage : une utilité souvent oubliée Présent dans toutes les entreprises. L éclairage : une source d économie souvent négligée Souvent négligé, considéré comme ayant un faible enjeu financier. Puissances installées faibles? Utilisation souvent continue. Part relative pouvant être importante dans le cadre de certaines activités (assemblage, stockage, chaudronnerie...). 25 26 13

L éclairage : les principales améliorations Un exemple de suivi énergétique Optimisation de l éclairage naturel. Puissance appelée par l'éclairage Automatisation de l éclairage (Horloge de programmation, cellule crépusculaire, détecteur de présence). Utilisation de sources et de dispositifs annexes plus efficaces (ballasts électroniques, luminaires adaptés ). Adaptation de l éclairage à l utilisation des locaux (respect des normes et décrets) et recherche du meilleur confort pour les utilisateurs. Mise en place d une maintenance préventive (remplacement des lampes, nettoyage des luminaires). Puissance en kw 120 100 80 60 40 20 0 jeudi 10 juin 2010 vendredi 11 juin samedi 12 juin 2010 2010 dimanche 13 juin 2010 lundi 14 juin 2010 mardi 15 juin mercredi 16 juin 2010 2010 jeudi 17 juin 2010 vendredi 18 juin samedi 19 juin 2010 2010 27 28 14

Un exemple concret d amd amélioration Entreprise de 90 personnes : Fabrication d échangeurs de chaleur et d appareils thermique de très grande taille. Usinage à façon Eclairage par lampes mercure de 2 zones de l entreprise. P= 35 kw Consommation Electricité initiale pour l éclairage de ces zones : 121 MWh pour un coût de 9 k soit 14 % dépense totale Économiser sur les process de fabrication Remplacements des ampoules existantes par des ampoules sodium haute pression. Eclairement constant mais baisse puissance installée. Gain direct : environ 31,5 MWh soit 2,3 k Un investissement de l ordre de 5,5 k Temps de retour brut : environ 2,5 ans Remerciements et source CETIM 29 30 15

Economies d énergies sur les procédés Amélioration : le cas des tunnels de peinture 1/3 Le potentiel d économies est important : jusque 70% En contrepartie, les freins sont légitimement importants Il faut distinguer différents leviers d actions : Amélioration Optimisation Evolution Les procédés de finition font partie des procédés utilisés en industrie mécanique Deux études ont été conduites sur le sujet : Cofinancement CETIAT CETIM - ADEME 1. Etude comprenant le bilan thermique de 8 installations 2. Etude concernant les pertes par les sas 31 32 16

Amélioration : le cas des tunnels de peinture 2/3 Amélioration : le cas des tunnels de peinture 3/3 Pertes par les extractions 31% Convoyeur 3% Les solutions Limiter les extractions au nécessaire (utilisation de VEV) Pertes par les extractions 45% Cas Standard Convoyeur 13% Pertes par les sas 61% Cas hors norme Pièces métalliques 2% Pertes par les parois 3% Travailler sur la forme des sas Isoler si nécessaire Choisir un matériau à faible conductivité thermique pour le convoyage Pièces métalliques 13% Pertes par les sas 19% Pertes par les parois 10% Les voies d optimisation 33 34 17

Optimisation : le cas des tunnels de séchage Evolution : la cuisson de la pomme de terre 1/2 Simulation aérauliques des pertes par les sas Constitution d un outil de calcul pour la définition des tunnels de séchage Données sas Surface sas [m2] Température air sas [ C] Vitesse air [m/s] 2.3 50 0.5 Séchage? OUI Extraction Débit air extrait [m3/h] Température air extrait [ C] 3300 140 Données production Débit pièce [kg/h] T entrée pièce [ C] T sortie pièce [ C] 2800 23 85 Procédé conventionnel : autoclave vapeur temps de cycle : 60 minutes environ température de cuisson : ~95 C consommation spécifique : 0,65 kwh / kg de produit Données parois Convoyeur Tambiante [ C] Coefficient d'échange [W/m² C] 26 10 Masse chaine [kg/m] Vitesse convoyeur [m/min] 10 4.8 Surface n 1 [m2] 70 Auxiliaires électriques T paroi [ C] Surface n 2 [m2] T paroi [ C] Surface n 3 [m2] T paroi [ C] T paroi [ C] 35 94 35 94 35 Surface n 4 [m2] 0 Rendement (%) 40 Rendement étuve 90 Puissance Auxiliaire n 1 [kw] Puissance Auxiliaire n 2 [kw] Puissance Auxiliaire n 3 [kw] Puissance Auxiliaire n 4 [kw] Puissance Auxiliaire n 5 [kw] 20 20 1 0 0 Objectifs : Diminuer le temps de cuisson Améliorer l efficacité énergétique 35 36 18

Evolution : la cuisson de la pomme de terre 2/2 Nouvelle solution micro-ondes : tunnel à bande transporteuse puissance micro-ondes de 24 kw et batterie air chaud de 12 kw dimensions tunnel : 9 x 1 m² temps de cycle : 20 minutes température de cuisson : ~ 95 C Récupérer l énergie Gain énergétique : 70 % / procédé AC 0.20 kwh au kg de produit traité au lieu de 0,65 kwh Traitement continu et rapide (20 minutes contre 60 minutes en autoclave) Augmentation de la productivité de 30 % Gain de place : un tunnel MO pour 3 autoclaves Amélioration de qualité des produits finis 37 38 19

Récupération énergétique sur air extrait Contexte : Entreprise secteur industrie plastique Four de séchage de films plastiques enduits de colle Production d air chaud par échangeur vapeur/air Objectif : Utiliser l énergie fatale issue de l opération x pour réaliser l opération y Vue d ensemble Conduits d extraction 39 40 20

Bilan thermique du séchoir Pistes d optimisation Pertes par les parois 3% Pertes cheminée TC1 20% Pertes cheminée TC2 9% Pertes cheminée TC3 20% Récupération sur l air extrait pour préchauffage de l air neuf Gain sur la consommation de vapeur de 17% Investissement : échangeur à plaques à courants croisés + ventilateur d admission d air 24k Immobilisation séchoir : 2 j Temps de retour de 2.5 ans Séchage colle (évaporation eau) 30% Echauffement de la colle 1% Echauffement du film 9% Pertes cheminée sas d'entrée 0% Pertes cheminée sas de sortie 8% 41 42 21

4 ème Forum Industriel de la Récupération d Energie Une journée de conférence dédiée à la récupération et au stockage d énergie Avril 2013 à Lyon Merci de votre attention Toutes les infos prochainement sur www.industrie.cetiat.fr Christophe.debard@cetiat.fr 33.(0)4.72.44.49.63 43 44 22